塔式起重机的结构的有限元分析毕业设计论文

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1、 塔式起重机的结构的有限元分析摘要:塔式起重机是现代工程建设中一种主要的起重机械,广泛应用于工业、以及桥梁等工程的施工作业。其桁架结构由于杆件较多,采用传统计算方法繁琐,而且精度难以保证。根据塔式起重机的实际结构,利用ANSYS对其整体结构进行建模和分析。在建模过程 ,对塔式起重机结构的简化、单元的选择、载荷的施加等进行探讨和分析,并在此根底上进行静态有限元分析,其结果对塔式起重机的后续分析有重要意义。关键词:塔式起重机; 静态分析; 有限元分析Static finite element analysis of whole structure of tower crane ABSTRACT:

2、Tower cranes are the modern construction crane in a major, widely used in industry, and bridge construction work and other projects. Truss rod because of its more complicated by the traditional method, but accuracy is not guaranteed. According to the actual structure of tower cranes, using ANSYS mod

3、eling and its analysis of the overall structure. In the modeling process, simplify the structure of tower cranes, unit selection, load applied, etc. discussed and analyzed, and on this basis, the static finite element analysis, the results of the follow-up analysis of the tower crane is important.KE

4、Y WORDS: tower crane; static analysis; finite element; 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过奉献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕

5、业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览效劳;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的局部或全部内容。 作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。 作者签名: 日期:年

6、 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保存、使用学位论文的规定,同意学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年 月 日 导师签名:日期:年 月 日1 前 言11.1本次毕业设计课题的来源、意义11.2本课题的国内外动态11.3本设计的主要内容内容22塔式起重机的简介32.1塔式起重机的产生历史及特点32.2塔式起重机的分类及构成42.3 塔式起重机的开展状况42.

7、4塔式起重机的开展趋势53有限元法及有限元软件ANSYS63.1有限元的根本理论63.1.1有限元法的开展历史63.1.2 有限元法的计算思路63.1.3有限元法的优越性与局限性73.2 国内外有限元软件开展概况83.2.1国外有限元软件开展概况83.2.2我国有限元软件的开展情况93.3大型有限元软件 ANSYS概述93.3.1 ANSYS软件的介绍103.2.2 ANSYS主要技术特点113.3.3应用领域113.3.4 ANSYS软件的分析过程113.4 ANSYS参数化语言APDL?133.4.1 APDL 简介133.4.2 APDL 功能描述134 QTZ40型塔式起重机静态分析1

8、54.1 QTZ40型塔式起重机的主要参数154.1.1 定义材料属性154.2 QTZ40塔式起重机结构的有限元分析过程154.2.1 在前处理器中建立有限元分析模型164.2.1.1 塔机结构分析的简化164.2.1.2 选择单元类型164.2.1.3 建立几何模型164.2.2 施加载荷和约束184.2.3 在通用后处理器中进行结果分析19.3.1 强度分析194.2.3.2刚度分析205小结22参考文献23致谢24外文翻译251 前 言1.1本次毕业设计课题的来源、意义随着国民经济和现代化建设的不断开展,高层建筑越来越多,建筑高度也越来越大,使得塔式起重机成为不可缺少的重要施工机械。塔

9、式起重机作为各种工程广泛应用的重要起重设备,其计算方法和分析手段同样是不容无视的。但传统计算方法由于受限于理论和手段的匮乏,相对简化过大,计算结果精度较差等一系列弊病的存在,为了改良这些问题,目前根本采用基于有限元软件作为平台,用有限元法做为计算手段。这些应用软件包括:ANYSYS、ALGOR、MSC/NASTRAN等,对塔式起重机的设计起到积极的作用。现代工业建设的迅速开展和市场竞争的加剧,要求塔机的起重力矩不断增大、工作速度不断提高,起升高度不断加大,同时又要求机械结构尽量轻,尽量降低加工制造本钱,所以对塔机进行局局部析和静强度分析己经不能满足塔式起重机设计和使用的要求。 近几年,国内外学

10、者应用有限元软件对塔式起重机的重要组成局部进行了各种分析,如起重臂危险点确实定及稳定性的分析,平衡臂的静态分析及模态分析,回转台的计算和分析,塔机臂架销轴连接进行有限元分析,十字底架的受力分析等等,这些分析使得塔式起重机使用起来更加高效,更加平安。塔式起重机是一种短周期循环工作的机械,它的性能如何取决于整机的性能,所以仅仅对局部构件进行分析是不够的,但因为塔式起重机结构复杂,工况多样,所以现阶段对塔机进行整机结构分析大多停留在静态分析阶段。随着现代科学技术和现代机械设计方法的迅速开展,机械产品的设计和生产己经进入一个崭新的阶段,主要表现为从局部环节设计到系统综合设计,从常规设计到可靠性设计,从

11、简单类比设计到计算机优化设计,从静态设计到动态设计。而静态设计为结构设计提供科学的依据。本论文针对塔式起重机桁架结构进行静力学分析,计算各工况下的机构的强度、刚度和稳定性。找出一种实用的计算方法,为结构设计提供依据。1.2本课题的国内外动态 从20世纪70年代末,80年代初开始,国内开始采用有限元方法对起重机械进行研究,国外对这方面的研究更早。其中对塔机各局部进行了大量的研究,例如,对塔机起重臂进行了有限元模态分析及动态分析,对塔机臂架销轴连接进行有限元分析,对塔机进行动态响应和测试,利用ALGORFEAS软件对塔机结构进行动态分析,对塔机十字型底架的受力计算,对塔机回转平台的有限元分析等。目

12、前对塔机各部件都有研究,但对塔机整体结构的研究还停留在静态分阶段。所以塔机整机在复杂工况下仍然常常发生事故,对塔机进行整机动态分析是研究领域一种趋势。QTZ40型塔式起重机全部采用空间桁架结构,由于杆件多,机构相对复杂采用传统计算方法繁琐,而且精度难以保证,为了尽量克服这些缺点,保证结构平安,所以选用有限元分析软件 ANSYS 对其进行以下分析。 1对塔式起重机金属结构进行几何建模,建立有限元模型 2进行有限元强度和刚度的静力分析,生成应力、应变云图。2塔式起重机的简介塔式起重机简称塔机,亦称塔吊,起源于西欧。据记载,第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年。1905年出现了塔身固定的装有臂架

13、的起重机,1923年制成了近代塔机的原型样机,同年出现第一台比拟完整的近代塔机。1930年当时德国已开始批量生产塔机,并用于建筑施工。1941年,有关塔机的德国工业标准DIN8770公布。该标准规定以吊载t和幅度m的乘积tm一起以重力矩表示塔机的起重能力。 我国的塔机行业于20世纪50年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气, 上海波赫驱动系统我国的塔机业正处于一个迅速的开展时期。从塔机的技术开展方面来看,虽然新的产品层出不穷,新产品在生产效能、操作简便、保养容易和运行可靠方面均有提高,但是塔机的技术并无根本性的改变。塔机的研究正向着组合式开展。所谓的组合式,就是以塔身

14、结构为核心,按结构和功能特点,将塔身分解成假设干局部,并依据系列化和通用化要求,遵循模数制原理再将各局部划分成假设干模块。根据参数要求,选用适当模块分别组成具有不同技术性能特征的塔机,以满足施工的具体需求。推行组合式的塔机有助于加快塔机产品开发进度,节省产品开发费用,并能更好的为客户效劳。 塔机分为上回转塔机和下回转塔机两大类。其中前者的承载力要高于后者,在许多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。按能否移动又分为:走行式和固定式。固定式塔机塔身固定不转,安装在整块混凝土根底上,或装设在条形式X形混凝土根底上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。如图2.1示:按有无行走机构可

15、分为移动式塔式起重机和固定式塔式起重机。移动式塔式起重机塔身固定于行走底架上,可在专设的轨道上运行,稳定性好,能带负荷行走,工作效率高,因而广泛应用于建筑安装工程。固定式塔式起重机根据装设位置的不同,又分为附着自升式和内爬式两种。内爬式起重机在建筑物内部(电梯井、楼梯间) ,借助一套托架和提升系统进行爬升,顶升较繁琐,但占用结构用钢少,不需要装设根底,全部自重及载荷均由建筑物承受。附着自升塔式起重机能随建筑物升高而升高,适用于高层建筑,建筑结构仅承受由起重机传来的水平载荷,附着方便,但占用结构用钢多。 按起重臂的构造特点可分为俯仰变幅起重臂和小车变幅起重臂塔式起重机。俯仰变幅起重臂塔式起重机是靠起重臂升降来实现变幅的,其优点是:能充分发挥起重臂的有效高度,机构简单,缺点是最小幅度被限制在最大幅度的30%左右,不能完全靠近塔身,变幅时负荷随起重臂一起升降,不能带负荷变幅。小车变幅起重臂塔式起重机是